TWI507805B - 波長轉換裝置 - Google Patents

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TWI507805B TW103112866A TW103112866A TWI507805B TW I507805 B TWI507805 B TW I507805B TW 103112866 A TW103112866 A TW 103112866A TW 103112866 A TW103112866 A TW 103112866A TW I507805 B TWI507805 B TW I507805B
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Description

波長轉換裝置
本發明係關於照明及顯示技術領域，尤指一種波長轉換裝置。
現有技術中的照明系統或者投影系統的發光裝置中，常採用激發光對波長轉換層中的波長轉換材料進行激發以產生受激光。但由於每個波長轉換材料顆粒在受激發的過程中的波長轉換效率不可能是100%，其中所損失的能量都轉化為熱量，這就造成了波長轉換材料顆粒的熱量的累積和溫度的快速上升，直接影響了波長轉換材料的發光效率和使用壽命。
一種常用的解決方法是，通過驅動裝置驅動波長轉換層運動，使得激發光在波長轉換層上形成的光斑按預定路徑作用於該波長轉換層。這樣，單位面積內的波長轉換材料不會一直處於激發光的照射下，單位面積內的波長轉換材料的熱量的累積得以減少。
但是，隨著照明系統和投影系統對出射光的光功率的 要求越來越高，激發光的光功率也隨之提高。當激發光的光功率密度越高時，波長轉換材料的發光效率越低；當激發光的光功率達到一定程度時，波長轉換材料會發生淬滅效應，即波長轉換材料的發光效率急劇下降。
因此，為了保證波長轉換材料的光轉換效率，現 有技術中波長轉換材料層均工作於敞開式的環境中。在對現有技術的研究和實驗過程中，本發明的發明人發現，由於波長轉換層的工作環境是敞開的，灰塵會掉落在波長轉換層以及位於波長轉換層附近的光學元件(例如透鏡)上，由於灰塵是良好的光能量吸收體，而灰塵的黏附使得波長轉換層和光學元件吸收的光能量增大。灰塵越多，則波長轉換層和光學元件吸收的光能量越大。 當黏附的灰塵越多時，以及激發光的光功率密度較高時，波長轉換層和光學元件由於吸收的光能量較大使得表面燒黑，進而影響波長轉換層的發光效率以及降低光學元件的使用壽命。因此，波長轉換層的防塵和散熱問題成為一對無法兼顧的矛盾體。
如此，經由上述，吾人可以得知習用的波長轉換裝置仍具有缺點與不足：1.隨著激發光的光功率密度提高，波長轉換材料的發光效率越低，其所損失的能量也都轉化為熱量，並且，灰塵 的黏附會更加導致波長轉換層的散熱問題，進而影響波長轉換層的發光效率及光學元件的使用壽命。
因此，有鑑於習用的波長轉換裝置仍具有缺點與不足，本案之創作人係極力加以研究創作，終於研發完成本發明之一種波長轉換裝置。
本發明之主要目的，在於提供一種波長轉換裝置，其係將一波長轉換層、一盒子、一管道、一熱交換器與一氣體對流裝置進行整合，以製作出波長轉換裝置；如此，透過該盒子與連接該出風口與該進風口之該管道將波長轉換層密封，進而可以防止灰塵影響波長轉換材料的發光效率；並且，通過該熱交換器降低該管道內之氣體溫度，以及，通過該氣體對流裝置驅動該盒子內的氣體與該管道內的氣體進行交換，能夠使得波長轉換材料在密閉環境下的工作溫度保持較低，以防止熱量影響波長轉換材料的發光效率，進而同時解決了現有技術中波長轉換層的防塵和散熱問題。
因此，為了達成本發明上述之目的，本案之創作人提出一種波長轉換裝置，係包括：一波長轉換層，係用於吸收一激發光並產生一受激光； 一盒子，係形成有用於透射該激發光至該波長轉換層之一第一區域，與透射該受激光之一第二區域，以及，具有使該盒子內空氣流動之一出風口與一進風口；一管道，係設置於該盒子之外部而連接於該出風口和該進風口，用以將該波長轉換層密封於該盒子內；一熱交換器，係用於降低該管道內之氣體溫度；以及一氣體對流裝置，係設置於該盒子與該管道所圍成之密閉空間內，用以驅動該盒子內與該管道內之氣體，並進行氣體交換。
<本發明>
11‧‧‧收集透鏡
12‧‧‧準直透鏡
100‧‧‧波長轉換裝置
110‧‧‧波長轉換層
111‧‧‧基板
120‧‧‧盒子
121‧‧‧第一區域
122‧‧‧第二區域
123‧‧‧出風口
124‧‧‧進風口
130‧‧‧管道
140‧‧‧熱交換器
150‧‧‧氣體對流裝置
200‧‧‧波長轉換裝置
210‧‧‧波長轉換層
211‧‧‧基板
220‧‧‧盒子
220a‧‧‧面
221‧‧‧第一區域
222‧‧‧第二區域
223‧‧‧出風口
224‧‧‧進風口
230‧‧‧管道
240‧‧‧熱交換器
250‧‧‧氣體對流裝置
350‧‧‧氣體對流裝置
351‧‧‧葉輪
352‧‧‧出風口
450‧‧‧氣體對流裝置
451‧‧‧環軸
452‧‧‧扇葉
453‧‧‧外殼
453a‧‧‧殼體
453b‧‧‧殼體
453c‧‧‧風扇口
550‧‧‧氣體對流裝置
551‧‧‧環軸
552‧‧‧扇葉
600‧‧‧波長轉換裝置
610‧‧‧波長轉換層
611‧‧‧基板
620‧‧‧盒子
621‧‧‧第一區域
622‧‧‧第二區域
623‧‧‧出風口
624‧‧‧進風口
630‧‧‧管道
640‧‧‧熱交換器
650‧‧‧氣體對流裝置
660‧‧‧驅動裝置
700‧‧‧波長轉換裝置
710‧‧‧波長轉換層
711‧‧‧基板
720‧‧‧盒子
721‧‧‧第一區域
722‧‧‧第二區域
723‧‧‧出風口
724‧‧‧進風口
730‧‧‧管道
740‧‧‧熱交換器
750‧‧‧氣體對流裝置
760‧‧‧驅動裝置
850‧‧‧離心鰭片
第一A圖係本發明之波長轉換裝置的一個實施例的結構示意圖；第一B圖係本發明之波長轉換裝置的另一個實施例的結構示意圖；第二A圖係本發明之波長轉換裝置的另一個實施例的結構示意圖；第二B圖係第二A圖所示實施例中波長轉換裝置的右視圖；第三A圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖； 第三B圖係第三A圖所示實施例中橫流風扇的結構示意圖；第四A圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖；第四B圖係第四A圖所示實施例中離心風扇的結構示意圖；第四C圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖；第五A圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意；第五B圖係第五A圖所示的波長轉換裝置中離心鰭片的結構示意圖；第五C圖係本發明之波長轉換裝置中基板、波長轉換層和離心鰭片的結構示意圖；第六圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖；第七A圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖；第七B圖係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖；以及第七C圖係第七B圖所示波長轉換裝置的局部結構示意圖。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種波長轉換裝置，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
在此先說明實施例一，請參閱第一A圖，係本發明之波長轉換裝置的一個實施例的結構示意圖。如圖所示，本發明之波長轉換裝置100包括有一波長轉換層110、一盒子120、一管道130、一熱交換器140、以及一氣體對流裝置150；其中，該波長轉換層110用於吸收激發光(excite light)並產生受激光(excited light)。該波長轉換層110包括波長轉換材料。最常用的波長轉換材料是螢光粉，例如釔鋁石榴石(YAG)螢光粉，它可以吸收藍光並受激產生黃色的受激光。波長轉換材料還可能是量子點、螢光染料等具有波長轉換能力的材料，且不限於螢光粉。在很多情況下，波長轉換材料往往是粉末狀或顆粒狀的，難以直接形成波長轉換材料層，此時就需要使用一種黏接劑把各個波長轉換材料顆粒固定在一起，並形成特定的形狀，如片層狀。
在本發明中，該波長轉換裝置100還包括與波長轉換層110層疊設置之基板111，且該基板111用於承載波長轉換層110。事實上，波長轉換材料也可以摻入硬質材料(如透明玻璃片)中形成波長轉換層110，此時波長轉換裝 置100中則無需另設用於承載波長轉換層110之基板111。
盒子120用於密封波長轉換層110，該盒子120可以呈規則的或不規則之任何形狀，例如，在該波長轉換層110呈環狀設置之場合中，該盒子120也可以為與該波長轉換層110形狀相符合的環狀。在本實施例中，該基板111呈圓盤狀，該盒子120為與該基板111相符合的圓形。
盒子120包括有用於透射該激發光至該波長轉換層110之第一區域121，以及，用於透射該波長轉換層110產生之該受激光之第二區域122，其中該兩個區域均不透氣。本實施例中，該波長轉換裝置100採用透射式，即該波長轉換裝置之入射光方向與出射光方向一致，因而該基板111透射該激發光。該盒子120之該第一區域121與該第二區域122均可以採用普通的透光片製成。在只需要該受激光之應用場合下，該第一區域121優選採用只透射該激發光之濾光片製成，該第二區域122優選採用透射該受激光反射該激發光之濾光片製成，以提高該波長轉換裝置之出光純度。在需要該受激光與該激發光之應用場合下，該第二區域122優選採用只透射該激發光與該受激光之濾光片製成。
本實施例中，基板111位於該第一區域121與該波長轉換層110之間，該波長轉換層110位於該基板111與該第二區域122之間，並且，該基板111採用透射該激 發光反射該受激光之濾光片製成，以將該波長轉換層110逆著該波長轉換裝置之出光方向射出之該受激光，反射成以該出光方向射出，從而提高該波長轉換裝置100的出光效率。
該盒子120還包括一個出風口123、一個進風口124。 並且，該波長轉換裝置100還包括有設於該盒子120外部之一管道130，用於將該出風口123和進風口124連接起來，以和該盒子120將該波長轉換層110密封於該盒子120內。容易理解的是，該出風口123與進風口124可以位於該盒子120除該第一區域121和該第二區域122以外之任何區域上，以防止該管道130對該激發光和該受激光進行擋光而造成光損失。
熱交換器140設於該管道130外部，用於降低該 管道130內之氣體溫度。在實際運用中，該熱交換器140也可以設於該管道130之內部，一樣也能達到降低該管道130內之氣體溫度的效果。但前者中，由於該熱交換器140不需放置在該管道130內，該管道130之直徑可以相對小些，可以減少成本。或者，該管道130可以設置為直徑可變的，在放置該熱交換器140處直徑設置得可以容下該熱交換器140，而其他處則設置為小些。
在實際應用中，該熱交換器140可以有多種形式，本實施例中之熱交換器140具體為散熱鰭片。該散熱鰭片140 可以固定連接於該管道130的外表面，連接方式可以採用焊接、粘接或其它方式。該散熱鰭片與該管道130外表面接觸之面為散熱面，由於該散熱鰭片採用高導熱之金屬材料加工而成，因而由散熱面傳導之熱量可以在該散熱鰭片內部快速傳導擴散至該散熱鰭片之其它表面，並通過這些表面與氣體的接觸把熱量傳播到外界。通過設計該散熱鰭片140之形狀與尺寸，可以使得該散熱鰭片通過降低該管道130外表面之溫度，進而降低該管道130內部之氣體溫度。
熱交換器140也可以採用其它多種形式，例如熱 管，熱管散熱技術是利用熱管中之液體揮發將熱管第一端的熱量快速傳導到熱管第二端以實現對熱管第一端的散熱。如果使用熱管散熱技術來實現本發明之熱交換器，則熱管第一端所連接的平面為散熱面。該熱交換器140也可以採用製冷器，例如熱電製冷裝置。熱電製冷裝置是利用固體的熱電效應，通過加在正負兩個電極之間的電勢差在製冷面和製熱面之間產生一定的溫度差的製冷裝置，其中製冷面的溫度低於製熱面的溫度。如果使用熱電製冷裝置來實現本發明之熱交換器，則熱電製冷裝置之製冷面與該管道130之外表面相接。這樣，該管道130內之氣體溫度更低，更有利於該盒子120內之該波長轉換層110的散熱。
在本實施例中，由於該熱交換器140的作用是為 降低該管道130內之氣體溫度，因此，在實際運用中，該熱交換器140和該管道130也可以合為同一個器件。具體舉例來說，管道130採用銅管，並適當延長銅管的長度。由於銅管具有很好的導熱係數，當溫度較高之氣體經過一定長度的銅管後，其熱量通過銅管散發到銅管外界的氣體中，使得溫度降低，這樣，也可以達到散熱的作用。當然，管道130還可以採用其他金屬管，例如鋁管、不銹鋼管等等。在一些對散熱效果要求不是很高的場合，可以採用這種方案。由於節省了熱交換器140的使用，該方案的成本較低。
值得說明的是，該管道130並不一定指物理意義上的一條管道，只要能實現氣體在盒子120外部從出風口123流出並經熱交換器140作用後從進風口124進入盒子120內部即可。例如，管道130由兩條管道組成，而這兩條管道的其中一端分別連接到一個製冷器(例如半導體製冷器)上，該兩條管道的另外一端分別連到出風口123和進風口124上。
那麼，容易理解的是，管道130不一定是只呈圓柱形的管道，也可以是其他任何形狀的，例如長方體，只要能夠為從盒子120內部的流出的熱氣體提供一個散熱或者製冷的密閉空間即可。
氣體對流裝置150設於由該盒子120和該管道 130圍成的密閉空間內，用於驅動該盒子120內之氣體和該管道130內之氣體進行交換。在本實施例中，該氣體對流裝置150設於該管道130內，具體為軸流風扇。軸流風扇之工作原理是通過利用風扇葉片的揚力使得氣體沿該軸流風扇的軸向流動。因此，該盒子120內之氣體在該盒子120和該管道130之壓力差下從該盒子120之該出風口123進入該管道130內，經該熱交換器140降低溫度後，再在該氣體對流裝置150之作用下從盒子120之該進風口124進入該盒子120內。以此迴圈地，該管道130內的冷氣體和該盒子120內的熱氣體不斷進行交換，以降低該盒子120內之溫度。
容易理解的是，為加強氣體流動的速度，也可以在管道130內放置兩個或多個氣體對流裝置150，例如在該管道130內分別和該出風口123和該進風口124相接處各放置一個氣體對流裝置150。或者軸流風扇也可以放置於該盒子120內。由於軸流風扇是為了驅動該盒子120內和該管道130內之氣體進行交換，限於軸流風扇的工作原理，在放置於該盒子120內時，軸流風扇需對著該盒子120之該進風口124或者該出風口123。
此外，由於該氣體對流裝置150包括驅動線，因此該盒子120或者該管道130還可以包括一用於使該驅動線恰好伸出的開口(未圖示)。優選地，可以採用橡膠圈套 設於驅動線並密封該開口，以保證密封性。
為使該盒子120內的熱氣體和該管道130內的冷氣體充分對流，該出風口123和該進風口124優選設置在該盒子120上距離儘量遠的兩處。且該進風口124優選設置在相對靠近激發光在該波長轉換層110上形成光斑的位置處，以更好地對該波長轉換層110產生熱量之地方進行散熱。其中該“相對靠近”指的是，在由該盒子120上所有點與該激發光在該波長轉換層110上形成光斑位置之間的距離組成的一個集合中，進風口124與光斑位置之間的距離位於該集合中距離由小到大的排序的前50%內。由於波長轉換層110接收該激發光之面產生熱量最多，該進風口124優選設在該波長轉換層110所在平面之該激發光射入之一側。為使對流的氣體能經過該波長轉換層110，相對應地，該出風口優選設在該波長轉換層110所在平面背向該激發光射入之一側。
與現有技術相比，本實施例中，透過該盒子120與連接該出風口123與該進風口124之該管道130將該波長轉換層110密封，進而可以防止灰塵影響波長轉換材料的發光效率；並且，透過該熱交換器140降低該管道130內的氣體溫度，以及，透過該氣體對流裝置150驅動該盒子120與該管道130內之氣體進行交換，能夠使得波長轉換材料在密閉環境下的工作溫度保持較低，以防止熱量影 響波長轉換材料的發光效率，從而同時解決了現有技術中色輪的防塵和散熱問題。
請再參閱第一B圖，係本發明之波長轉換裝置 的另一個實施例的結構示意圖。在本實施例中，該波長轉換裝置100也可以採用反射式，即該波長轉換裝置100之出射光方向與入射光方向相反，因而該第一區域121與該第二區域122合為同一區域，該波長轉換層110位於該第一區域121(第二區域122)與該基板111之間，且該基板111反射該波長轉換層110產生之受激光。優選地，該基板111為反射鏡，以將未被該波長轉換層110吸收之激發光也反射回該波長轉換層110。相對應地，該第一區域121與該第二區域122採用普通之透光片或者透射該激發光與該受激光之濾光片製成。相比透射式之波長轉換裝置100，反射式可以減少受激光的損失，能夠收集更多的受激光。為描述方便，以下均採用反射式之波長轉換裝置100來舉例。在實際運用中，以下實施例也可以運用於透射式之波長轉換裝置100中。
盒子內之氣體中會帶著一些灰塵微粒或者其他雜質微粒，這些微粒掉落在該波長轉換層110上並吸收一部分激發光造成光損耗，同時導致該波長轉換層110燒黑。由於該盒子內的氣體在通過該出風口123進入該管道130時會帶著一些微粒，因此，該管道130內優選設有濾網(未圖 示)，該濾網為可吸附微粒的多孔濾網，用於對氣體中懸浮的微粒進行過濾，以阻止這些微粒再進入該盒子120內。 以此迴圈地，可淨化該盒子120內的氣體。優選地，該濾網設於該盒子120之該出風口123處，相比設於該管道130內，設於該出風口123處更便於加工，而且設於該出風口123處能夠防止灰塵進入該氣體對流裝置150並對該氣體對流裝置150造成損傷。當然，還可以在該盒子之該進風口124處也放置一個濾網。
在本實施例中，由於該波長轉換層110射出的受 激光呈朗伯分佈，發散角度較大，因此該波長轉換層110的受激光射出側優選依次設有收集透鏡11和準直透鏡12，用於依次對受激光進行收集和準直。由於該收集透鏡11一般體積較小，可以放置於該盒子120內，位於該波長轉換層110與該第一區域121(第二區域122)之間，用於對該受激光進行收集。而該準直透鏡12一般體積較大，可以放置於該盒子120外臨近該第一區域121(第二區域122)處。當然，這兩個透鏡也可以均放置於該盒子120內或者均放置於該盒子120外。
如此，上述係已清楚說明本發明之波長轉換裝置 100的架構。接著，將繼續說明本發明之實施例二，請繼續參閱第二A圖與第二B圖，係本發明之波長轉換裝置的另一個實施例的結構示意圖及其右視圖。該波長轉換裝置 200包括一波長轉換層210、一基板211、一盒子220、一管道230、一熱交換器240以及一氣體對流裝置250。該盒子220包括一第一區域221、一第二區域222、一出風口223與一進風口224。
本實施例與第一A圖所示實施例之區別處在於：在本實施例中，該氣體對流裝置250位於該盒子220內，且位於該基板211背向該波長轉換層210的一側。相對應地，該盒子220之該出風口223與/或該進風口224位於基板211所在平面背向該波長轉換層210之一側。這樣，該氣體對流裝置250通過將該基板211背向該波長轉換層210一側之熱氣體和該管道230內的冷氣體進行交換來達到散熱的效果。
具體舉例來說。本實施例中，該氣體對流裝置250採用貫流式風扇替代第一A圖和第一B圖中之軸流風扇來驅動該盒子220內與該管道230內之氣體進行交換。貫流式風扇的進氣以及出氣均垂直於該風扇的軸線。
本實施例中，風扇位於基板211背向該波長轉換層210之一側，且風扇的扇葉所在的平面與基板211平行。該出風口223與該進風口224分別位於該盒子220的同一個截面上，且該截面與風扇的扇葉在同一個平面上。容易理解的是，這裡所指的同一個平面並不是嚴格的一個平面，而是宏觀上的一個平面。在風扇工作時，風扇的扇葉在其驅 動件(未圖示)的驅動下轉動，並在風扇的扇葉的周圍產生轉動的氣流，該氣流從出風口223流出並經管道230後從進風口224流進盒子220內，以實現盒子220內的氣體和管道230內的氣體進行交換。其中，風扇的扇葉的半徑越大，尤其扇葉很接近於盒子的邊緣時，氣體的對流效果越好。因此，風扇的扇葉的直徑優選略小於盒子220的口徑。
在風扇轉動時，氣流的轉動方向沿著該風扇轉動 方向的切線。因此，該管道230與該盒子220之出風口223和進風口224分別相接時，優選與該盒子220相切，且順沿著該出風口223與該進風口224處氣體之流動方向，以使得流動的氣體更容易進入該管道230內。
在本實施例中，由於氣流的流動主要在該基板211背向該波長轉換層210之一側，因此對該波長轉換層210接收激發光之一側，即，該波長轉換層210背向該基板211之一側的散熱效果不是很好，但也能起到散熱的作用。而本實施例之該波長轉換裝置200結構勝在較簡單，在對該波長轉換層210之散熱效果要求不是很高的場合下可以採用。
在本實施例中，氣體對流裝置250還可以採用其 他種貫流式風扇，例如橫流風扇。請參閱第三A圖與第三B圖，係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖與第三A圖所示實施例中橫流風扇的結構示意圖。橫流 風扇包括葉輪351與出風口352。該橫流風扇之工作原理為通過葉輪351的轉動使得氣流被帶入葉輪351中，然後從該出風口352中排出來。
在本實施例中，該橫流風扇設置於盒子220內的出風口223處，並且橫流風扇之出風口352與該盒子220之出風口223相對。在橫流風扇工作時，其葉輪351之轉動使得該盒子220內之氣體被帶入該葉輪351中，然後通過其出風口352噴出並經該盒子220之出風口223進入管道230內進行散熱。由於該橫流風扇350作用導致之該盒子220內與管道230內的壓力差，該管道230內的冷氣體在該壓力差之作用下進入該盒子220內，對該波長轉換層210進行散熱。
優選地，該盒子220之進風口224位於該盒子 220面向該波長轉換層210之一側，以使該管道230內之冷氣體吹向該波長轉換層210，進而更好地給該波長轉換層210散熱。
相比第二A圖中所示之貫流式風扇，本實施例中採用的橫流風扇具有雜訊低的優點，且在該盒子220內低壓以及該盒子220尺寸較小之場合下能夠提供相對較高的效率。在本實施例中，該氣體對流裝置250也可以位於該波長轉換層210與該第一區域221(第二區域222)之間，以驅動位於該波長轉換層210之激發光入射側熱氣體，直接和 該管道220內的冷氣體進行交換。由於該波長轉換層210接收激發光之一側產生的熱量最多，而該氣體對流裝置250直接對位於該波長轉換層210產生熱量最多之一側的熱氣體進行散熱，相比第二A圖所示之波長轉換裝置200，本實施例中散熱效果更好。
具體舉例來說，請參閱第四A圖，係本發明之 波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖。本實施例中，氣體對流裝置450採用一種徑流風扇，即離心風扇來替代第二A圖中的貫流式風扇來驅動該盒子220內與該管道230內之氣體進行交換。離心風扇的工作原理是將氣體從風扇的軸向吸入後利用離心力將氣體從圓周方向甩出去。
如第四B圖所示，係第四A圖所示實施例中離心風扇的結構示意圖。本實施例中，離心風扇包括環軸451、設置在環軸451上之多個扇葉452與環設於該多個扇葉452之外殼453。該外殼453呈哨子狀，由環設之多個扇葉452、呈圓柱狀之殼體453a、與設置在該圓柱表面一處並沿該處切線方向呈長方體之殼體453b一體成型組成，該長方體殼體453b背向該圓柱狀殼體453a之一面453c設有開口，即離心風扇之風扇口453c。
該離心風扇設於該盒子220內，其多個扇葉452 所在之平面與該波長轉換層210平行並列。該離心風扇位於該波長轉換層210之激發光射入側，且其風扇口453c對 著該波長轉換層210被激發光照射之位置的上方。優選地，該離心風扇之風扇口453c對著該波長轉換層210上之光斑所在位置，以更好地對該波長轉換層210進行散熱。 可通過設置離心風扇之風扇口453c開口方向，或者採用一個噴嘴與該離心風扇之風扇口453c連接起來，並調整噴嘴的方向至該波長轉換層210上的光斑所在位置來實現。環軸451背向該波長轉換層210一側之徑口與該進風口224相對，而且該離心風扇之設置位置避開激發光和受激光的傳播路徑。在本實施例中，該進風口224設置於該盒子220之第一區域221(第二區域222)所在的一面上，並避開該第一區域221(第二區域222)。
在該離心風扇工作時，由於該離心風扇之離心作用，管道230內的冷氣體從該進風口224被吸入環軸451，並通過多個扇葉452之轉動被帶動從圓周方向甩出去。因此，該離心風扇之環軸451的徑口優選相對靠近進風口224。由於該外殼453之設置，使得環軸451內的氣體從外殼453之殼體453b上的風扇口453c變為高壓氣體噴至波長轉換層210上光斑所在位置處，以將該波長轉換層210受激發時產生之熱量帶走，進而達到對波長轉換層210散熱之目的。
在實際運用中，該進風口224也可以不設置於該盒子220之該第一區域221(第二區域222)所在的一面上， 而設置在該盒子220之其他面上。那麼離心風扇可通過一個彎管將該進風口224與其環軸451之徑口相接起來。
當然，殼體453b上之該風扇口453c也可以不朝向該波長轉換層210上光斑所在位置處而朝向其他地方，只要噴向該盒子220內就可以帶來對該波長轉換層210之散熱效果。
如第四C圖所示，係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖。以下結合第四B圖和第四C圖進行描述。在本實施例中，該離心風扇也可以位於該基板211背向該波長轉換層210之一側。由於該進風口224需和該離心風扇之該環軸451背向該波長轉換層210一側之徑口相對，則該進風口224設於該徑口所面對該盒子220之一面220a上。該離心風扇位於該面220a和該基板211之間，其多個扇葉452所在之平面平行於該基板211。
為增強對該波長轉換層210之散熱效果，該離心風扇還可以包括彎管(未圖示)。該彎管包括第一端和第二端，其中，該第一端與該離心風扇之外殼453上長方體殼體453b之風扇口453c相接，該第二端設置於激發光射入於該波長轉換層210上形成之光斑附近並對著該波長轉換層210上光斑所在位置。這樣，由該離心風扇之該風扇口453c噴出的冷氣體可通過該彎管通向該波長轉換層210並噴向其光斑所在位置，以對該波長轉換層210上受激發產 生熱量之位置進行散熱。
由於將該離心風扇設於背向該波長轉換層210之激發光射入側(也即射出側)的一側，得以防止該離心風扇對該波長轉換層210之出射光的部分光進行散射和反射而造成的光損失，並且同時通過該彎管實現對該波長轉換層210產生熱量最多之一側進行散熱。
在本實施例中，該波長轉換層210也可以位於氣體對流裝置550內部，以使得該波長轉換裝置200的結構更加緊湊。請參閱第五A圖，係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意。本實施例中，氣體對流裝置550採用另一種徑流風扇，即離心鰭片替代第四A圖中的離心風扇，來驅動該盒子220內與該管道230內之氣體進行交換。如第五B圖所示，係第五A圖所示的波長轉換裝置中離心鰭片的結構示意圖。離心鰭片包括環軸551與設置在該環軸551上之多個扇葉552。該離心鰭片與該離心風扇之區別在於，該離心鰭片沒有用於環設在該多個扇葉之外殼。
該波長轉換層210與該基板211均設置在該離心鰭片之環軸551內，並垂直於該環軸551的走向。
在離心鰭片工作時，由於離心鰭片之離心作用造成該管道230內與該盒子220存在壓強差，該管道230內之冷氣體被從該進風口224吸入該盒子220至該離心鰭片之該 環軸551內，噴向位於該環軸551內之該基板211，以對位於該基板211背向該進風口224之該波長轉換層210進行散熱。而該波長轉換層210產生之熱量則被該離心鰭片之扇葉552帶出該離心鰭片，並在該盒子220與該管道230之壓強差的作用下進入管道230進行散熱。
本實施例中，該離心鰭片相比該離心風扇去除外殼，設計更加緊湊，散熱噪音更小。
在本實施例中，該離心鰭片還可以設置在該基板211之中心區域上，而該波長轉換層210呈環狀，環設在該離心鰭片之週邊。如第五C圖所示，係本發明之波長轉換裝置中基板、波長轉換層和離心鰭片的結構示意圖。
在離心鰭片工作時，該離心鰭片之離心力作用下，在該管道230內之冷氣體從該進風口224被吸入該離心鰭片之環軸551，並通過該多個扇葉552之轉動被帶動從圓周方向甩出去時，由於沒有外殼的設置，氣體從該離心鰭片噴出時並不是從一個開口噴出，而是從離心鰭片四周之切線方向噴出。這樣，該離心鰭片噴出之冷氣體並不是對該波長轉換層210上的某一具體位置進行散熱，而是對該波長轉換層210上的多處位置同時進行散熱。
在本實施例中，該離心鰭片之放置位置也可以與該離心風扇之放置位置一樣，放置在該基板211背向該波長轉換層210之一側，或者放置在該基板211設有該波長 轉換層210之一側，但避開激發光的傳播路徑。這樣，相比將波長轉換層210環設在該離心鰭片之週邊，該波長轉換裝置200之半徑能夠較小。值得說明的是，以上實施例中之氣體對流裝置550也可以放置在其他位置，例如放置在該管道230內，並不限於以上所描述的位置。
最後，將說明本發明波長轉換裝置之實施例三， 請參閱第六圖，係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖所示，該波長轉換裝置600包括有一波長轉換層610、一基板611、一盒子620、一管道630、一熱交換器640、一氣體對流裝置650、以及一驅動裝置660。 該盒子620包括一第一區域621、一第二區域622、一出風口623與一進風口624。
本實施例與以上所示實施例之區別處包括：本實施例中，該波長轉換裝置600還包括驅動裝置660(例如馬達)，與該基板611固定連接，用於驅動該波長轉換層610使該波長轉換層610週期性轉動。該驅動裝置660之背向該基板611之表面固定連接於該盒子620之內壁。此時，該基板611優選為圓盤狀，沿周向設置有至少兩個區域，各區域設有不同之該波長轉換層610，用以將激發光轉換為不同之受激光。當該驅動裝置660帶動該基板611以帶動該波長轉換層610轉動時，該基板611之各區域上之該波長轉換層610依次設置於激發光之照射路徑上，進而使該波 長轉換層610依序射出不同的受激光。上述至少兩個區域也可以至少一個設有該波長轉換層610之區域、以及至少一個無該波長轉換層610之透明區域。當然，該基板611也可以沿周向只有一個區域。
此外，由於該驅動裝置660包括驅動線，因此， 該盒子620還可以包括一用於使該驅動線恰好伸出的開口(未圖示)。優選地，可以採用橡膠圈套設於驅動線並密封該開口，以保證盒子620的密封性。在其它實施例中，也可以定制無驅動線的驅動裝置660，此時可將該驅動裝置660之各驅動端焊接於一PCB板之一面上，在該盒子620上設一開口，該PCB板覆蓋該開口，並在該盒子620外部設置多條導線，該導線電性連接於該PCB板與該驅動端之各焊接點，從而將驅動裝置的驅動線轉移至該盒子620的外部。
本實施例中，該波長轉換裝置600上之不同位置週期性的位於激發光傳播路徑上被激發，這樣對於每一個位置來說被激發的時間都只是轉動到激發光之傳播路徑上的一瞬間，其溫度得以大大降低，效率則大幅度的提高。
在本實施例中，也可以將以上實施例所描述的氣 體對流裝置650之該扇葉與該驅動裝置660相互固定，或者直接將氣體對流裝置650之扇葉固定在驅動裝置660上，使得該扇葉和該基板611均在該驅動裝置66(0之驅動 下同步運動。例如，如第七A圖所示，係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖所示，該波長轉換裝置700包括有一波長轉換層710、一基板711、一盒子720、一管道730、一熱交換器740、該氣體對流裝置750、以及一驅動裝置760。該盒子720包括一第一區域721、一第二區域722、一出風口723與一進風口724。
本實施例與第二A圖所示實施例之區別處在於：該波長轉換層710呈環狀設置於該基板711面向該第一區域721(第二區域722)之一側上，且貫流式風扇之扇葉直接固定在該基板711背向該波長轉換層710之一側。該驅動裝置760(例如馬達)與該基板711設有該波長轉換層710之一側的中心區域連接固定，用於該驅動基板711、該波長轉換層710與該貫流式風扇之扇葉同步轉動。
在本實施例中，該驅動裝置760之驅動件同時起 到了氣體對流裝置750之驅動件的作用，使得該波長轉換裝置700之結構更加簡單；由於節省了氣體對流裝置750之驅動件，使得成本降低。
在第七A圖所示的該波長轉換裝置700中，貫流式風扇也可以是離心鰭片。如第七B圖所示，係本發明之波長轉換裝置的另一實施例的結構示意圖。
本實施例與第四A圖所示實施例之區別處在於：如第七C圖所示，係第七B圖所示波長轉換裝置的局部結構示 意圖。本實施例中，離心鰭片850固定於該基板711背向該波長轉換層710之一側。該驅動裝置760設於該基板711設有該波長轉換層710一側之中心區域上，用於驅動該基板711轉動。由於該波長轉換層710與該離心鰭片均與該基板711固定，則該三者在該驅動裝置760之驅動下同步轉動。
相比於第七A圖所示的實施例，本實施例中之 該離心鰭片的散熱效果要比第七A圖所示實施例中的貫流式風扇的散熱效果更好。以上各實施例均以該驅動裝置760驅動圓盤狀之波長轉換層710週期性轉動為例進行說明，但並不以此限定本發明。在其他實施例中，該波長轉換層710也可以設置成在該驅動裝置760之驅動下週期性轉動的筒狀結構；或者，該驅動裝置760也可以驅動該波長轉換層710週期性往返移動，此時，該波長轉換層710可以是在該驅動裝置760驅動下週期性平移之帶狀結構。在這種情況中，該驅動裝置760也可以同時用於驅動該氣體對流裝置750工作，這可根據該驅動裝置760與該氣體對流裝置750之實際工作原理來設計。此為公知技術，此處不作贅述。
本說明書中各個實施例採用漸進的方式描述，每 個實施例的重點說明都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
本發明實施例還提供一種發光裝置，包括用於產生該激發光之激發光源與該波長轉換裝置，該波長轉換裝置可以具有該各實施例中之結構與功能。
如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之波長轉換裝置，並且，經由上述，吾人可以得知本發明係具有下列之優點：1.於本發明中，係將一波長轉換層110、一盒子120、一管道130、一熱交換器140與一氣體對流裝置150進行整合，以製作出波長轉換裝置及相關發光裝置100；如此，透過該盒子120與連接該出風口123與該進風口124之該管道130將波長轉換層110密封，進而可以防止灰塵影響波長轉換材料的發光效率；並且，通過該熱交換器140降低該管道130內之氣體溫度，以及，通過該氣體對流裝置150驅動該盒子120內的氣體與該管道130內的氣體進行交換，能夠使得波長轉換材料在密閉環境下的工作溫度保持較低，以防止熱量影響波長轉換材料的發光效率，從而同時解決了現有技術中波長轉換層的防塵和散熱問題。
必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施 或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
100‧‧‧波長轉換裝置
110‧‧‧波長轉換層
111‧‧‧基板
120‧‧‧盒子
121‧‧‧第一區域
122‧‧‧第二區域
123‧‧‧出風口
124‧‧‧進風口
130‧‧‧管道
140‧‧‧熱交換器
150‧‧‧氣體對流裝置

Claims (12)

  1. 一種波長轉換裝置，係包括：一波長轉換層，係用於吸收一激發光並產生一受激光；一盒子，係形成有用於透射該激發光至該波長轉換層之一第一區域，與透射該受激光之一第二區域，以及，具有使該盒子內空氣流動之一出風口與一進風口，並且，該出風口設在該波長轉換層所在平面之背向該激發光射入之一側；一管道，係設置於該盒子之外部而連接於該出風口與該進風口，用以將該波長轉換層密封於該盒子內；一熱交換器，係用於降低該管道內之氣體溫度；以及一氣體對流裝置，係設置於該盒子與該管道所圍成之一密閉空間內，用以驅動該盒子內與該管道內之氣體進行氣體交換。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換裝置，更包括至少一濾網，且該濾網係設置於該管道內、該盒子之該出風口處或者該進風口處。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換裝置，其中，該熱交換器與該管道係為同一器件，且該器件包括金屬管。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換裝置，其中，該出風口與該進風口係形成於該波長轉換層平面之兩側，使得該波長轉換層位於該出風口與該進風口之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換裝置，其中，該氣體對流裝置係包括有一徑流風扇，且該徑流風扇位於該管道內或者該盒子內。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之波長轉換裝置，其中，該徑流風扇係包括一離心風扇，該離心風扇位於該盒子內，且該離心風扇之環軸的其一個徑口係對應於該進風口。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之波長轉換裝置，其中，該徑流風扇係包括一離心鰭片，該離心鰭片位於該盒子內，且該離心鰭片之環軸的其一個徑口係與該進風口相對應。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換裝置，更包括一驅動裝置，且該驅動裝置用於驅動該波長轉換層，使得該激發光射入該波長轉換層之時所形成的光斑按預定路徑作用於該波長轉換層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之波長轉換裝置，其中，該氣體對流裝置係包括有多個扇葉，且該些扇葉與該驅動裝置相互固定，使得該些扇葉與該波長轉換層在該驅動裝置之驅動下同步運作。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之波長轉換裝置，其中，該波長轉換裝置係更包括一基板，且該波長轉換層設於該基板上，以及，該些扇葉係設置於該基板背向該波長轉換層之一側。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之波長轉換裝置，其中，該進風口係設置在相對靠近該激發光在該波長轉換層上形成光斑的位置處，其中，該"相對靠近"指的是，在由該盒子上所有點與激發光在該波長轉換層上形成光斑的位置之間的距離組成的一個集合中，該進風口與該光斑位置之間的距離位於該集合中距離由小到大的排序的前50%內。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項所述之波長轉換裝置，係能夠應用於一發光裝置，其中，該激發光係由一激發光源所產生。
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